Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца

(51 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ ВТОРС(57) Изобретение относи ной технике и может быть измерения диэлектрическ жидких или твердых образ тения - повышение точнос уменьшении габаритов счет введения изолирующ чем коаксиальный перехо пенчатым, короткоэамык выполнен полым с воэмо чения через штуцера 4 и мостабилизирующей коаксиальный переход раз короткоэамыкающим элем ван, Кроме того, измерит держит высокочастотный юл, М 46институт биоЮ,Д. Фельдма гиии Е.А.Полыга 8,8)химическая те учебных зав 984, с. 52,ТЕЛЬНАЯ ЯЧЕДИЭЛЕКТРИ АЗЦА нология. Изв дений. - То КА ДЛЯ ИССЕСКИХ ПАРАГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ИЗМЕРИЛЕДОВАНИЯМЕТРОВ ОБР тся к измеритель- использовано для их характеристик цов, Цель изобрети измерения при - достигается за ей шайбы 7, прид 1 выполнен стуающий элемент 2 жностью подклю к источнику тержидкости, а ъемно соединен с ентом и согласоельная ячейка соразьем, 1 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик жидких или твердых образцов.Цель изобретения - повышение точности измерения при уменьшении габаритов.На чертеже изображена конструкция измерительной ячейки.Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца содержит коаксиальный переход 1, коротко- замыкающий элемент 2, высокочастотный разъем 3, штуцера 4 и 5, термостабилизирующую жидкость 6, изолирующую шайбу 7. Коаксиальный переход 1 выполнен ступенчатым, короткозамыкающий элемент 2 выполнен полым с воэможностью подключения через штуцера 4 и 5 к источнику термостабилизирующей жидкости, коаксиальный переход 1 разъемно соединен с короткозамыкающим элементом 2 и согласован.Ячейка работает следующим образом.Суть метода временной диэлектрической спектроскопии во всех его разновидностях заключается в регистрации искажений, которые претерпевают прямоугольный скачок напряжения при взаимодействии с диэлектрическим образцом, Для этого необходимо выполнить три измерения. Вначале изолирующую шайбу 7 удаляют и электроды ячейки (внутренний проводник коаксиального перехода и короткозамыкающий элемент 2) приводят в соприкосновение путем перемещения с помощью резьбового соединения коаксиального перехода 1 относительно коротко- замыкающего. элемента 2, В этом положении снимается сигнал от короткозамыкающей ячейки. Затем изолирующую шайбу 7 ставят на место, электроды ячейки занимают свое рабочее положение, когда межэлектродное расстояние равно толщине шайбы, В этом положении регистрируется сигнал от пустой измерительной ячейки. Затем коаксиальный переход снимается и пространство, ограниченное изолирующей шайбой 7, заполняется жидким или твердым диэлектриком. При измерении твердых диэлектриков необходимо из исследуемого материала изготовить диски, совпадающие по размерам с реальным измерительным конденсатором, Коаксиальный переход 1 помещают на место и регистрируют форму сигнала при взаимодействии скачка напряжения с ячейкой, заполненной образцом.Автоматизированная система измерения диэлектрических характеристик образцов во временной области, содержащая предлагаемую ячейку, основывается на принципах метода сосредоточенной емкости, Он прост в реализации, перекрывает широкий диапазон частот, позволяет измерять комплексную диэлектрическую прони цаемость я(а) с достаточно высокойточностью. Метод сосредоточенной емкости является однойиз немногих модификаций метода временной диэлектрической спектроскопии (ВДС), которая позволяет 10 получать информацию непосредственно вовременной области в виде функции диэлектрического отклика р(с), однозначно свяэаннойс еФ(в) соотношением)(т)=3 1( е(Я)/Я) (1) 15 где . - символ оператора обратного преобразования Лапласа;а(5) - предельное значение я(в)при в -+ со, Я= у + в;Я - обобщенная комплексная частота.20 В отличие от других модификаций метода ВДС в данном случае образец помещают на торце внутреннего проводника коаксиального перехода 1. Таким образом, ячейка с образцом представляет собой шунтирую щий конденсатор, подключенный к отрезкукоаксиального перехода 1.Расчет диэлектрических характеристикисследуемого образца осуществляют с помощью ЭВМ путем решения интегрального 30 уравнения0 (1) Хо р(т) Ч(т ) бх , (2) С 1(1) - заряд измерительного конденсатора с35 образцом;Ч(1) - и риложен ное напряжение;Ео - характеристический импеданс коаксиального перехода;Со - емкость пустой измерительной40 ячейки, точка означает производную во времени,Решение с помощью численных методов интегрального уравнения (2) позволяет получить информацию о диэлектрическом45 поведении исследуемого образца в видефункции диэлектрического отклика ср(т),Функция р(т). во-первых, сама по себе содержит всю информацию о диэлектрическихсвойствах исследуемого объекта и, во-вторых, в силу соотношения (1) позволяет рассчитать спектр комплекснойдиэлектрической проницаемости.Разработанная система в основномориентирована на исследование образцовбиологического происхождения. Однако этаспецифичность заключается лишь в незначительных особенностях;измерительныеячейки изготовлены под минимально возможное количество образца, поверхность1698831 Составитель В.ФедотовРедактор М,Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор С.Черни Заказ 4394 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ячеек изготовлена из инертного и твердого материала (титан), Этими же особенностями объектов обусловлен и диапазон рабочих температур (-30)-(+100 С). Эти требования являются полезными при исследовании са мых разнообразных диэлектриков, Погрешности измерения не превышают 2 - Зоь по е и3 - 5 опоев,ф 10В связи с тем, что в предлагаемой ячейке внутренний проводник коаксиального перехода подвижен относительно коротко- замыкающего элемента, исключается возможность попадания измеряемого образца в коаксиальный переход при заполнении рабочего объема конденсатора, что обеспечивает точность измерений. Возможность подвода термостабилизирующей жидкости в короткозамыкающем элементе, контактирующем непосредственно с .измеряемым образцом, обеспечивает эффективность и точность измерений и компактность (не громоздкость) ячейки,Формула изобретения Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца, содержащая коаксиальный переход, короткозамыкающий элемент, высокочастотный разъем, штуцера, термостабилизирующую жидкость, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения точности измерения при уменьшении габаритов, в него введена изо.лирующая шайба, коаксиальный переход выполнен ступенчатым, короткозамыкающий элемент выполнен полым с возможностью подключения через штуцеры к источнику термостабилизирующей жидкости, коаксиальный переход разъемно соединен с короткозамыкающим элементом и согласован.